Kunstniku kontseptsioon keerdunud ruumi-ajast Maa ümber. Kujutise krediit: NASA. Pilt suuremalt
Kas Maa on ruumi-aja keerises?
Varsti teame vastust: NASA / Stanfordi füüsikakatse nimega Gravity Probe B (GP-B) lõpetas hiljuti aasta Maa teaduse andmete kogumiseks Maa orbiidil. Tulemused, mille analüüsimiseks kulub veel üks aasta, peaksid selgitama kosmose-aja kuju Maa ja võimalusel ka keerise ümber.
Einsteini relatiivsusteooria järgi on aeg ja ruum kootud, moodustades neljamõõtmelise kanga, mida nimetatakse „ruum-aeg“. Tohutu Maa mass tuhmutab selle kanga, sarnaselt batuudi keskel istuvale raskele inimesele. Einsteini sõnul on gravitatsioon lihtsalt objektide liikumine, mis järgib tuhara kõverjooni.
Kui Maa oleks paigal, oleks see lugu lõpp. Kuid Maa pole paikne. Meie planeet keerleb ja spinn peaks dimmerit veidi keerutama, tõmmates selle ümber 4-mõõtmelise keerise. Seda läks GP-B kosmosesse kontrollima
Katse idee on lihtne:
Pange keerlev güroskoop Maa ümber orbiidile nii, et pöörlemistelg oleks fikseeritud võrdluspunktina suunatud mõne kaugema tähe poole. Välistest jõududest vaba peaks güroskoobi telg olema suunatud igavesti tähe poole. Kuid ruumi keerdumisel peaks güroskoobi telje suund aja jooksul triivima. Tähe suhtes seda suunamuutust märkides saaks mõõta ruumi-aegseid pöördeid.
Praktikas on eksperiment tohutult keeruline.
GP-B-s olevad neli güroskoopi on kõige täiuslikumad sfäärid, mida inimesed kunagi teinud on. Need sulatatud kvartsist ja ränist ping-pongisuurused kuulid on 1,5 tolli pikad ja ei erine kunagi täiuslikust sfäärist rohkem kui 40 aatomikihi võrra. Kui güroskoobid poleks nii sfäärilised, siis nende keerdteljed võbeleksid isegi ilma relatiivsustegurita.
Arvutuste kohaselt peaks Maa ümber keerdunud aeg ja aeg ümber ajama güroskoopide teljed vaid 0,041 kaaresekundit. Kaaresekund on 1/3600 kraadi. Selle nurga mõistlikuks mõõtmiseks vajas GP-B fantastilist täpsust - 0,0005 kaaresekundit. See on nagu 100 miili kaugusel serva peal oleva paberilehe paksuse mõõtmine.
GP-B teadlased leiutasid selle võimaldamiseks täiesti uued tehnoloogiad. Nad arendasid välja "lohisevaba" satelliidi, mis võiks güroskoope häirimata liikuda vastu Maa atmosfääri väliskihte. Nad mõtlesid välja, kuidas hoida Maa läbitungiv magnetväli kosmoselaevadest eemal. Ja nad valisid seadme, et mõõta güroskoobi keerutust - ilma güroskoopi puudutamata.
Katse lõpetamine oli erandlik väljakutse. Palju aega ja raha oli joonel, kuid GP-B teadlased näisid olevat seda teinud.
"Eksperimendis polnud suuri üllatusi", ütles Stanfordi ülikooli GP-B peauurija füüsikaprofessor Francis Everitt. Nüüd, kui andmete kogumine on lõpule jõudnud, on tema sõnul GP-B teadlaste meeleolu “palju entusiasmi ja tõdemus ka sellest, et ees on suur jama raske tööga”.
Käimas on andmete hoolikas ja põhjalik analüüs. Teadlased teevad seda kolmes etapis, selgitab Everitt. Esiteks vaatavad nad andmeid aastase katse iga päeva kohta, kontrollides eeskirjade eiramist. Järgmisena jaotavad nad andmed umbes kuu pikkusteks tükkideks ja lõpuks vaatavad nad kogu aastat. Selliselt toimides peaksid teadlased suutma leida probleeme, millest lihtsamal analüüsil võib puududa.
Lõpuks uurivad andmeid kogu maailma teadlased. Everitt ütleb: "Me tahame, et meie kõige karmimad kriitikud oleksid meie."
Panused on kõrged. Kui nad tuvastavad keerise täpselt ootuspäraselt, tähendab see lihtsalt seda, et Einsteinil oli jälle õigus. Aga mis siis, kui nad seda ei tee? Einsteini teoorias võib olla viga, väike erinevus, mis kuulutab füüsika revolutsiooni.
Esiteks on analüüsimiseks palju andmeid. Olge kursis.
Algne allikas: NASA pressiteade
